祁偉

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816099)

【蒸發(fā)與固堿】

6萬(wàn)t/a片狀氫氧化鉀生產(chǎn)裝置改造

祁偉

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816099)

片狀氫氧化鉀;設(shè)備；腐蝕；故障;改造

針對(duì)6萬(wàn)t/a片狀氫氧化鉀生產(chǎn)裝置運(yùn)行中存在的問(wèn)題(全自動(dòng)包裝機(jī)故障率高，設(shè)備腐蝕泄漏嚴(yán)重，片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓易損壞，等等)進(jìn)行了技術(shù)改造：采用單管式換熱器及汽液分離器組成的濃縮器替代列管式濃縮器，更換新式分配器，更換片堿機(jī)弧形鍋及轉(zhuǎn)鼓，采用由7組可獨(dú)立調(diào)節(jié)的刀片組成的刮刀代替原整片刮刀，采用脫鹽水代替循環(huán)水對(duì)片堿機(jī)進(jìn)行冷卻，采用半自動(dòng)包裝機(jī)代替全自動(dòng)包裝機(jī)。改造后，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期目的。

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工公司(以下簡(jiǎn)稱“鹽湖化工公司”)蒸發(fā)固堿(氫氧化鉀)裝置于2011年3月開(kāi)車，引進(jìn)意大利某公司整體工藝設(shè)備。因某些原因，裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)多種問(wèn)題導(dǎo)致開(kāi)停車過(guò)于頻繁，不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。2014年4月，鹽湖化工公司決定利用全廠停車檢修期間對(duì)固堿裝置進(jìn)行整體改造。

1 原生產(chǎn)工藝

來(lái)自罐區(qū)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)48%的氫氧化鉀堿液由輸送泵打入片堿裝置區(qū)板式換熱器中進(jìn)行換熱(利用二次蒸汽冷凝液加熱)，換熱后進(jìn)入裝置預(yù)濃縮器，質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至56%(利用終濃縮器的二次蒸汽加熱)；再由濃堿泵打入列管式終濃縮器中，經(jīng)過(guò)熔鹽加熱后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至90%，溫度升至390～400 ℃;然后自流進(jìn)入融熔堿罐上升側(cè)，通過(guò)負(fù)壓操作由兩根上升管進(jìn)入閃蒸罐中，上升管內(nèi)融熔堿利用熔鹽進(jìn)行加熱，由一根下降管進(jìn)入融熔堿罐下降側(cè)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至95%，溫度降至380 ℃；最后，經(jīng)過(guò)分配器進(jìn)入2臺(tái)片堿機(jī)進(jìn)行冷卻結(jié)片，片堿溫度降至35 ℃后，由每臺(tái)片堿機(jī)對(duì)應(yīng)的單臺(tái)自動(dòng)包裝機(jī)進(jìn)行包裝后外售。

原片堿生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 原片堿生產(chǎn)工藝流程示意圖

2 存在問(wèn)題

(1)配套2臺(tái)片堿機(jī)對(duì)應(yīng)的2臺(tái)全自動(dòng)包裝機(jī)故障率極高。在生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)包裝機(jī)電氣故障、熱封故障、下料振動(dòng)故障頻繁發(fā)生。當(dāng)包裝機(jī)故障無(wú)法正常包裝時(shí)，單臺(tái)片堿機(jī)下料倉(cāng)沒(méi)有備用包裝機(jī)，導(dǎo)致料倉(cāng)堵料，終濃縮降量。甚至存在如下情況：當(dāng)一臺(tái)包裝機(jī)未排除故障時(shí)，另一臺(tái)片堿機(jī)及對(duì)應(yīng)包裝機(jī)又出現(xiàn)故障。此時(shí)，固堿裝置只能停車。開(kāi)車初期因包裝機(jī)故障導(dǎo)致固堿裝置停車次數(shù)就達(dá)到15次/月。堿液具有強(qiáng)腐蝕性，特別是在高溫狀態(tài)下，其腐蝕性更強(qiáng)，因此蒸發(fā)系統(tǒng)采用的鎳材設(shè)備經(jīng)過(guò)幾年均須更換。裝置頻繁開(kāi)停車對(duì)設(shè)備腐蝕尤為嚴(yán)重，每次開(kāi)車，進(jìn)料堿液都會(huì)沖掉鎳材表面起保護(hù)作用的氧化鎳層，繼續(xù)沖刷腐蝕下層鎳材，造成設(shè)備器壁變薄，影響使用壽命。

該裝置在生產(chǎn)過(guò)程中，由于包裝設(shè)備頻繁故障，裝置頻繁開(kāi)停車，對(duì)鎳設(shè)備特別是終濃縮器、分配器、片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓、片堿機(jī)弧形鍋損壞程度較大。

(2)自2011年下半年，鹽湖化工公司加強(qiáng)了對(duì)該裝置的維護(hù)，并在料倉(cāng)一側(cè)加裝側(cè)下料口管線。當(dāng)包裝系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，利用側(cè)下料口人工臨時(shí)包裝，避免因料倉(cāng)堵料而導(dǎo)致降量或停車。由于人工包裝勞動(dòng)強(qiáng)度大，且因沒(méi)有除塵設(shè)施，現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境極其惡劣，因此，臨時(shí)包裝線不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，最長(zhǎng)僅能提供12 h搶修自動(dòng)包裝機(jī)的時(shí)間，并沒(méi)有從根本上解決包裝機(jī)問(wèn)題。自2012年初，終濃縮器、分配器、片堿機(jī)弧形鍋頻繁發(fā)生泄漏，特別是終濃縮降膜濃縮器，從開(kāi)始的一兩根列管泄漏到最嚴(yán)重時(shí)超過(guò)50%列管泄漏。為保障生產(chǎn)，一方面焊接泄漏列管，另一方面對(duì)難以維修的列管進(jìn)行堵塞。但終濃縮器50%的列管堵塞造成生產(chǎn)負(fù)荷只能維持在正常值的一半，濃縮成膜過(guò)程不能很好地進(jìn)行，進(jìn)一步加劇了設(shè)備的腐蝕，即使增大糖的加入量，成品堿中鎳含量仍然上升，成品片堿發(fā)黑質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。

分析設(shè)備腐蝕原因，技術(shù)人員認(rèn)為既有開(kāi)停車頻繁的因素，也有設(shè)備本身材質(zhì)、施工安裝等多方面因素。鹽湖化工公司根據(jù)原設(shè)備圖紙委托某廠家重新制作了1臺(tái)鎳材列管式終濃縮器，對(duì)泄漏的列管式濃縮器進(jìn)行了更換，但6個(gè)月后更換的濃縮器又發(fā)生了泄漏。

(3)片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓使用壽命一般為四五年，但由于裝置頻繁開(kāi)停車，片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓筒體熱變形使焊口裂開(kāi)、轉(zhuǎn)鼓表面凹凸不平，表面包鎳最薄處僅1 mm。片堿機(jī)刮刀局部與轉(zhuǎn)鼓貼合不到位，一方面刮刀不能有效地將轉(zhuǎn)鼓表面堿層完全刮下，生產(chǎn)不規(guī)則的大塊堿；另一方面，操作人員為提高產(chǎn)品品質(zhì)，使刮刀盡量貼近轉(zhuǎn)鼓表面進(jìn)行調(diào)刀，導(dǎo)致刮刀、轉(zhuǎn)鼓表面進(jìn)一步受到損壞。最終不僅刮刀和轉(zhuǎn)鼓表面受到了損壞，而且不斷有大塊熔融堿產(chǎn)出，影響產(chǎn)品外觀。

此外，片堿機(jī)弧形鍋腐蝕泄漏事故頻繁發(fā)生，多次補(bǔ)焊后使用效果也不盡理想；因冷卻水結(jié)垢導(dǎo)致的片堿機(jī)噴嘴堵塞，使冷卻水不能均勻地分布到轉(zhuǎn)鼓表面，影響結(jié)片效果。

2012年5月，固堿裝置停車記錄如下：包裝機(jī)故障16次，片堿機(jī)故障4次，終濃縮器泄漏6次，分配器泄漏2次，熔鹽爐跳停1次，片堿機(jī)弧形鍋泄漏1次。

3 改造措施

針對(duì)片堿裝置出現(xiàn)的問(wèn)題，鹽湖化工公司委托重慶某公司對(duì)裝置進(jìn)行了整體改造。

3.1 濃縮系統(tǒng)改造

(1)采用單管式換熱器及汽液分離器組成的濃縮器替代原列管式終濃縮器。單管式濃縮器裝卸方便，單根故障時(shí)易于更換。

(2)更換了泄漏的分配器。

(3)在每根降膜管熔鹽出口加裝測(cè)溫點(diǎn)，將信號(hào)送至DCS，觀察每根降膜管熔鹽出口溫度的變化情況。

3.2 片堿機(jī)改造

原片堿機(jī)刮刀為整片刮刀，不利于對(duì)轉(zhuǎn)鼓局部形變進(jìn)行調(diào)整，造成局部刮刀貼合不到位而不能有效地將轉(zhuǎn)鼓表面堿層完全刮下。而改造后的新式刮刀由7組可獨(dú)立調(diào)節(jié)的刀片組成，并增加轉(zhuǎn)鼓兩側(cè)刮刀，避免轉(zhuǎn)鼓邊緣產(chǎn)生熔融堿，減少了側(cè)面堿片掉落到弧形鍋側(cè)面形成的廢堿，降低了產(chǎn)品堿的損失。更換刮刀的同時(shí)，也更換了變形的2臺(tái)轉(zhuǎn)鼓，完全解決了刮刀不能完全貼合造成的成品堿夾帶大塊堿等問(wèn)題。更換了片堿機(jī)弧形鍋，加裝弧形鍋電伴熱，在投堿前7 h升溫預(yù)熱，使弧形鍋溫度達(dá)到350 ℃，減輕進(jìn)堿時(shí)溫差造成的熱應(yīng)力，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

原工藝中采用循環(huán)水冷卻片堿機(jī)，循環(huán)水易結(jié)垢導(dǎo)致片堿機(jī)噴嘴堵塞，冷卻水不能均勻分布到轉(zhuǎn)鼓表面，影響結(jié)片效果。為此，一方面對(duì)轉(zhuǎn)鼓筒體內(nèi)的噴嘴進(jìn)行合理分布改造，使噴射角度和噴水量更加合理；另一方面，采用脫鹽水代替循環(huán)水進(jìn)行冷卻(循環(huán)水通過(guò)板式換熱器冷卻脫鹽水)，解決了因水結(jié)垢堵塞片堿機(jī)噴嘴的問(wèn)題。

3.3 包裝機(jī)改造

通過(guò)考察國(guó)內(nèi)外片堿包裝機(jī)，發(fā)現(xiàn)片堿自動(dòng)包裝穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)仍然屬世界性難題。為了保障包裝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，拆除原2臺(tái)全自動(dòng)包裝機(jī)，將1臺(tái)片堿機(jī)對(duì)應(yīng)1臺(tái)全自動(dòng)包裝機(jī)改為1臺(tái)片堿機(jī)對(duì)應(yīng)2臺(tái)半自動(dòng)包裝機(jī)(1開(kāi)1備)。半自動(dòng)包裝機(jī)采用國(guó)內(nèi)廣泛使用的某款包裝機(jī)。在生產(chǎn)中，定期對(duì)備用包裝機(jī)清洗、校驗(yàn)，當(dāng)1#包裝機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，迅速切換至2#包裝機(jī)，保證生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定。

改造后片堿生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后片堿生產(chǎn)工藝流程示意圖

4 改造效果

鹽湖化工公司于2014年4月開(kāi)始施工改造，月底竣工，5月5日一次開(kāi)車成功。改造后，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，故障率大大降低。

根據(jù)HG/T 3688—2010[1]標(biāo)準(zhǔn)劃分，改造前后產(chǎn)品指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

由表1可見(jiàn)：改造完成后，產(chǎn)品能耗降低，煤耗下降0.13 t/t；產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高，優(yōu)等品率增加4.6百分點(diǎn)，一級(jí)品率增加12.5百分點(diǎn)，年開(kāi)工率增加38.8百分點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

鹽湖化工公司在固堿裝置整體改造過(guò)程中，在注重引進(jìn)先進(jìn)工藝技術(shù)及可靠設(shè)備質(zhì)量的同時(shí)，又在不降低裝置整體性能的前提下最大限度地采用原裝置配套設(shè)備，既引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)和裝備，又控制了投資。近3年穩(wěn)定運(yùn)行的事實(shí)證明：該固堿裝置整體改造是成功的。

[1] 中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部.HG/T 3688—2010 高品質(zhì)片狀氫氧化鉀[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[編輯：董紅果]

Transformation of 60-kt/a flake potash production equipment

QIWei(Qinghai Salt Lake Industry Co., Ltd., Golmud 816000, China)

flake potash; equipment; corrosion; fault; transformation

Technological transformations were carried out to solve to the problems existing in running of a 60-kt/a flake potash production device, such as high failure rate of automatic packing machine, serious leakage of equipment due to corrosion, easy damage of flake-producing machine drum, etc. A concentrator composed of a single-tube heat exchanger and a vapor-liquid separator was used to replace tubular concentrator. A new type of distributor was used. The arc pot and drum of flake-producing machine were replaced. The solid scraper was replaced by a scraper which was composed of 7 groups of independently regulated blade. Deionized water was used as coolant for flake-producing machine instead of circulating water. Fully automatic packaging machine was substituted for semi-automatic packaging machine. The device run stably and the transformations reached expected purposes.

祁偉(1982—)，男，工程師，2006年畢業(yè)于青海大學(xué)，現(xiàn)于青海鹽湖工業(yè)有限公司從事技術(shù)工作。

2017-01-04

TQ114.268

B

1008-133X(2017)04-0023-03